基于变电站自动化信息的远程数据挖掘系统研究

檀 佳

（广东电网公司珠海供电局，广东 珠海519000）

0 引言

随着电网的发展，电网调度对自动化信息的依赖度越来越强，自动化设备运行维护关系到整个电网的安全可靠运行。目前，对自动化信息的运维管理主要从定期巡检和故障消缺两方面着手。而在自动化设备故障消缺方面，自动化员多是根据现场故障，结合专业知识和工作经验进行故障排查，这对自动化员的专业能力和工作经验提出了很高的要求。缺乏故障诊断的辅助手段，不利于设备的运行维护，也不利于专业的发展和人员的培养，故考虑建立一套基于数据挖掘技术的电力系统故障诊断专家系统，利用数据挖掘技术对海量的历史故障信息进行分析处理，得到设备故障和隐患的诊断依据，为自动化设备乃至全网设备的运行维护管理提供帮助。

1 数据源

要实现对变电站告警信息的数据挖掘，需要通过主站侧的数据分析服务器建立一个数据仓库。数据仓库构建的基础是数据信息的采集，包括本地区所有变电站的原始告警信息、设备台账信息、历史的设备故障消缺记录、作业表单等。设备台账和历史的设备故障消缺记录可分别从已有的设备管理系统中导入。

相比于调度自动化告警信息，变电站自动化系统的告警信息更为完整和详细，更有利于故障诊断专家系统的建立。但目前地区的变电站后台监控系统多是采用已开发的专用电力系统数据库或商用数据库，且依赖于各自的子系统独立开发，难以实现数据的共享。来自不同变电站监控系统的历史告警数据具有不同的数据格式，因此要对变电站海量数据进行采集，首先要将各变电站自动化系统的历史告警信息统一为一个整体，对各变电站不同厂家的自动化系统数据库平台实现数据接口和数据格式转换，从而统一获取这些异构数据。

而变电站分布广、信息多，变电站自动化告警信息的采集又需要利用远程连接技术。目前本地区已建有带宽为2M的远程维护通道，通过远程桌面登陆的方式，可登陆到当地监控后台桌面，实现局端对变电站端的远程维护。利用这一远程数据库连接技术，即可轮询提取各个变电站的历史告警信息，保证不影响变电站后台的正常运行监视功能，同时满足本地数据库中数据更新的要求，并且将各个子站的历史告警信息统一进行转换，最终接入主站侧的数据分析服务器中。以变电站后台监控维护系统、测控五防系统、保信子站等应用系统采集输出的数据为基础，以历史服务器、安全生产管理系统、工作票管理系统、作业指导书相关技术文档等作为辅助，以远程的方式建立以电网综合信息为基础的数据仓库模型。

2 建立数据搜索引擎系统

利用搜索引擎技术对数据进行预处理，搜索引擎将采用分布式架构。利用爬虫系统远程获取数据源镜像，存储到搜索引擎内部的存储系统，针对变电站自动化系统、专用局域网和其他共享资源建立索引，提供高效的检索服务。针对数据信息进行集中、分类、关联和整理，建立基于数据仓库的信息搜索导航库。

目前，互联网查询最主要的方法还是对网页中的文本使用关键词检索，针对这种检索方法，一般建立索引系统都要对网页中的文本进行分词，然后对词建立索引。但中文文本中词与词之间没有特殊标记，需要专门的中文分词技术，目前通常采用的方法还是基于词典的分词。电力词汇具有一定的专业性，而且每个变电站的自动化告警信息在用语上也存在差异，对同一告警事件的表达有所不同，这会对索引及下一步的数据挖掘造成影响，因而建立一个电力系统专用词汇表就显得非常重要。以电力专业词汇为基础，配合告警中常用的近义词词汇，形成系统的规范词汇表。

3 基于数据仓库的数据挖掘

在数据仓库的基础上进行数据挖掘，首先要制定关联规则，提取包含故障诊断的告警信息关键词组合。系统可由查询与统计功能着手，筛选多重告警信息作为规则条件，结合逻辑、时间以及频度等约束条件形成专家规则，并利用此关联规则对数据仓库进行搜索查询，根据搜索得到的告警信息序列进一步细化和固化规则，最终形成知识。

告警信息的查询和统计功能如图1所示。对查询搜索出的告警信息进行人工筛选，提取信息关键词，并配合逻辑、时间和频度的约束形成初步的关联规则。如图2所示，提取“开关分位”“保护动作”“#3电容器513”这3个信息关键词，并分别设定逻辑约束、时间约束、频度约束和区域约束，形成一条关联规则。

图1 事件查询与统计

图2 关联规则制定

接着，专家分析对这个关联规则进行验证和细化完善。根据关联规则搜索遍历整个数据仓库，找出符合此关联规则的告警信息序列。利用图2的关联规则进行搜索，可以找到2条关联的信息序列，如图3所示。单击可查询到信息序列的详情，通过分析这些告警序列，技术人员可进一步修改关联规则，也可根据筛选出的告警序列给出置信度的评价。

图3 规则查询的信息序列

同时，在关联规则的基础上，集合设备台账信息、缺陷记录单等，可获得更多的关联信息，比如故障设备的厂家、故障发生的时间环境（特殊天气），实现设备的横向分析（同一类设备的相关情况）和纵向分析（一台设备不同时段的状态分析），这对发现系统设备隐患起重要作用。在关联规则不断完善和制定的过程中，专家系统会逐渐充实，最终形成一个共同认可的知识库，给电力系统设备运行维护提供帮助。

4 结语

在变电站自动化系统中引入搜索引擎技术，建立电力系统专用词汇表，针对海量的告警信息提供故障信息查询，利用数据挖掘技术建立关联规则，结合设备台账、消缺记录单等信息，最终获得知识库。数据挖掘不但为自动化员提供了故障诊断分析工具，也为电力系统设备维护提供了参考。

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